低導熱多層高鋁聚輕磚復合莫來石磚使用創新的工作層、保溫層、隔熱層多層復合結構設計,導熱系數大大降低。該材料的工作層以莫來石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細粉,具有較高的常溫耐壓強度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設計采用M60或M70莫來石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的濟寧高鋁聚輕磚莫來石(shi)相含(han)量,幾乎不含(han)剛(gang)玉(yu)相,其保溫(wen)(wen)層(ceng)具(ju)備(bei)比工(gong)作層(ceng)更(geng)低(di)的(de)導(dao)熱系數(shu),且與工(gong)作層(ceng)具(ju)有(you)(you)良(liang)好的(de)結合性、較高(gao)的(de)強度(du)及耐磨性。隔熱層(ceng)選(xuan)用含(han)鋯纖維(wei)板(ban),因含(han)鋯纖維(wei)板(ban)在不同溫(wen)(wen)度(du)下(xia)的(de)導(dao)熱系數(shu)(見表1)都處于(yu)較低(di)位置,同時(shi)在高(gao)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)收縮率(lv)也是較低(di)[1]。因此低(di)導(dao)熱多(duo)層(ceng)復合莫來石(shi)磚(zhuan)具(ju)有(you)(you)高(gao)強度(du)、高(gao)耐磨、高(gao)抗蝕、高(gao)荷重軟化溫(wen)(wen)度(du)以及優(you)良(liang)的(de)抗熱震性能,完全(quan)滿足(zu)了大中型水泥回轉窯(yao)生產工(gong)藝(yi)的(de)要求,同時(shi)由于(yu)其具(ju)有(you)(you)低(di)導(dao)熱的(de)特性,使(shi)得筒(tong)體(ti)外表溫(wen)(wen)度(du)降低(di),減(jian)少了噸熟(shu)料原煤消耗,同時(shi)延長了筒(tong)體(ti)使(shi)用壽命,從而(er)能為水泥企業帶來較大的(de)社會經濟效(xiao)益(yi)。
長水口一般不予預熱,且體型較大,抗熱震要求最為苛刻。當前主要有兩大技術來應對該問題。一是歐洲的內壁氧化方式,以外國公司為例,長水口燒成采用裸燒方式,外部施釉,碗口遮蔽,內孔體處于氧化氣氛,形成1~2mm厚的氧化層和1.5mm左右的變質層以緩沖熱震,鋼包到1500℃以上的高溫鋼水直接沖擊該透氣絕熱層,延緩了對外部鋁碳本體的直接熱沖擊,抗熱震性得到保證;二是國內開發的絕熱內壁方式,使用高鋁聚輕磚或氧化鋯的空心球或濟寧漂珠磚等低導熱材料預成型內壁,也起到了很好的抗熱震效果,但制造工藝略為復雜。另外,一些無碳防堵塞技術,如莫來石、高鋁聚輕磚廠家尖(jian)晶石、鋯酸(suan)鈣等內襯材料的引入,因(yin)為(wei)無石墨或極大(da)地降低了碳含量(liang),從(cong)而對開(kai)澆熱沖擊不敏感(gan),在一定程度上也提高了水口(kou)的抗熱震性。
連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由濟寧高鋁聚輕磚耐火材料的應用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強抗熱震性,因其較高的熱導率和較低的膨脹系數,提高了熱擴散能力,緩解熱應力集聚;另外是其不與耐火氧化物產生陶瓷結合,大量的耐用的莫來(lai)石磚(zhuan)對(dui)緊密的(de)(de)(de)氧化物陶(tao)瓷基(ji)質及結合網絡起到了(le)阻斷隔離作用(yong),就像(xiang)氣孔(kong)一(yi)樣,使(shi)熱應(ying)力(li)掉進了(le)“黑洞”,因而能夠阻止裂紋擴(kuo)展(zhan),其(qi)(qi)(qi)比氣孔(kong)絕熱更可(ke)貴的(de)(de)(de)一(yi)點是,不(bu)對(dui)熔(rong)渣(zha)潤(run)濕,不(bu)會吸收液渣(zha)“填(tian)坑”。要說(shuo)明的(de)(de)(de)是,不(bu)同于常(chang)見(jian)的(de)(de)(de)金(jin)屬及其(qi)(qi)(qi)氧化物等(deng),石墨(mo)的(de)(de)(de)熱導率隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高(gao)反(fan)而降低,在極(ji)高(gao)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)趨(qu)于不(bu)導熱狀態,這對(dui)石墨(mo)作為連鑄功能耐火材料的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)也(ye)大有裨益(yi),在持續高(gao)溫(wen)(wen)應(ying)用(yong)條件下(xia)可(ke)以使(shi)材料保持基(ji)本恒定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)梯(ti)度(du)。增(zeng)(zeng)強抗侵(qin)蝕性(xing),因其(qi)(qi)(qi)對(dui)渣(zha)、熔(rong)劑(ji)及鋼水的(de)(de)(de)不(bu)潤(run)濕性(xing),不(bu)僅(jin)自身不(bu)容(rong)易被(bei)侵(qin)蝕,還進而能夠保護包裹纏繞的(de)(de)(de)基(ji)質顆粒。另外,就是石墨(mo)特異的(de)(de)(de)耐高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能,與一(yi)般(ban)耐高(gao)溫(wen)(wen)材料不(bu)同,石墨(mo)的(de)(de)(de)強度(du)是隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高(gao)而增(zeng)(zeng)高(gao),這也(ye)賦予基(ji)質顆粒乃至基(ji)體材料較高(gao)的(de)(de)(de)抗侵(qin)蝕性(xing)。
在形成高鋁聚輕磚莫來石晶體后,晶體的發育對于產品的性能影響也很大。產品的性能隨著晶粒的尺寸增大而提高,但晶粒尺寸達到一定數值后,晶粒尺寸進一步增加反而對于產品性能有所削弱。不過對于快燒的建陶產品而言,發育過大的晶粒尺寸的影響是微乎其微,因為燒成制度中并沒有足夠的時間讓晶體得到良好的發育長大。我們所要注意的是,如在釉料中引入高純結晶產品時,需要控制其晶粒尺寸。許多的氧化物或礦化劑對莫來石磚的形成有促進作用,其中MgO和FeO對黏土礦物轉化成濟寧耐用的高鋁聚輕磚莫(mo)(mo)來石(shi)(shi)(shi)晶體的過(guo)程影響最大,可(ke)以有效降低莫(mo)(mo)來石(shi)(shi)(shi)的合成溫度,MgO和FeO對莫(mo)(mo)來石(shi)(shi)(shi)化(hua)的礦化(hua)作用(yong)主要(yao)是通過(guo)液(ye)相發揮效用(yong)。